PACES Amiens 2010/2011 – UE2 – Biologie cellulaire – Récepteurs et médiateurs
CHAPITRE 5 : Récepteurs et médiateurs cellulaires I/ Introduction
Il existe 4 mécanismes principaux pour la communication entre cellules : Jonctions communicantes 1) Signaux dépendants du contact 2) Communication locale 3) Communication à longue distance 4) A/ Les jonctions communicantes
Elles permettent de mettre en relation les cytoplasmes de cellules adjacentes. adjacentes .
B/ Les signaux de contacts
Ces signaux dépendent du contact entre des molécules portées à la surface de cellules adjacentes. CAM : Cell Adhésion Molécule SAM : Substrat Adhésion Molécule
C/ Les communications locales
Elles se font grâce à des mécanismes autocrines et paracrines paracrines.. Autocrine : la cellule sécrète un substrat dans le milieu extra cellulaire, et se substrat rétro agit sur la cellule elle-même même.. Paracrine : la cellule sécrète un substrat dans le milieu extra cellulaire, et ce substrat va agir sur les cellules voisines, voisines , dans une petite zone de l'espace (exemple : histamines et cytokines).
D/ Les communications à longues distances
Des cellules sécrète un produit chimique, ce produit chimique est véhiculer par le sang (Hormones, cytokines) ou par les neurones (Neurotransmetteurs) et va agir sur des cellules Page 1 sur 10
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cibles : les cellules effectrices. effectrices . Pour recevoir les signaux, la cellule effectrice doit posséder le récepteur à ce signal. Il existe de très nombreuses familles de récepteurs. La cellule effectrice qui reçoit le signal le traite et m ets en œuvre l’action cellulaire demander par le signal : c'est la transduction du signal. signal . 1/ Signaux chimiques véhiculés par le sang C'est un signal hormonal typique du system endocrinien. endocrinien . Hormone = premier messager. L'hormone est synthétisée par les cellules endocrines souvent regroupées dans des glandes. Entre l'étape de synthèse de l'hormone, sa véhiculassions par le sang et sa réception par la cellule effectrice, il se passe un certain temps, plus ou moins long, ce system n'est donc pas très rapide mais son action peut durer dans le temps. temps . L'hormone est véhiculée par le sang, comme le sang irrigue tout l'organisme, l'hormone diffuse dans tout l'organisme. Pour que le fonctionnement f onctionnement de l'hormone soit efficace, il faut que les cellules effectrices expriment des récepteur à l'hormone, car évidement s'il n'y a pas de récepteur on pourra produire au tant d'hormone que l'on veut...
2/ Signaux chimiques véhiculés par les neurones C'est un neurotransmetteur , il est synthétiser par le corps du neurone ou éventuellement par la synapse. Il est libérer sous l'action d'une DDP dans un espace très petit : l'espace synaptique dans lequel se trouve la cellule effectrice qui possède des récepteurs au neurotransmetteur. Cette communication s'effectue sur de longues distances puisqu'un axone peut mesurer plusieurs dizaines de centimètres. Le signal est parfaitement ciblé et ne diffuse pas dans tout l'organisme.
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II/ Les communications sur longues distances A/ Les signaux hydrosolub hydrosolubles les -
Récepteurs membranaires Durée de vie courte Responsable d'une réponse rapide et de courte durée (ex : neurotransmetteurs neurotransmetteurs)) Responsable d'une réponse lente de longue durée (ex : hormones hormones))
B/ Les signaux liposolubles -
Exemple : les stéroïdes (cortisol, œstradiol, testostérone, progestérone...) Véhiculer par le sang dans des protéines de transport Diffusion libre de la membrane plasmique Page 3 sur 10
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- Récepteurs intracellulaire cytoplasmique ou nucléo plasmique - Action lente mais de longue durée dans le temps, agissent sur la transcription des gènes
C/ Les signaux gazeux
Exemple : NO, CO qui sont toxiques à forte concentration mas qui servent de messager à petite concentration - Durée de vie très courte (quelque ms) - Diffuse à travers la membrane plasmique, pas de récepteurs enzymes cytosoliques cytosoliques (exemple : la guanolate cyclase qui - Action directe sur des enzymes synthétise le GMP) -
D/ Agoniste et antagoniste
Les signaux hydrosolubles ou liposolubles quand ils se fixent sur leurs récepteurs porte le nom de ligand de ces récepteurs. Le ligand est endogène quand le signal est produit par l'organisme lui -même et exogène quand il vient de l'extérieur. Une molécule agoniste est une molécule identique ou ressemblante au ligand et qui a la même action ou une action très proche pr oche quand elle se fixe sur le récepteur. récepteur. Exemple : la nicotine mime l'action de l'acetyl choline, libération d'adrénaline, accélération du rythme cardiaque, réduction de l'appétit... Une molécule antagoniste est une molécule très ressemblante au ligand, ligand , qui peut se fixer sur le récepteur mais qui induit l'action inverse, inverse , ou qui bloque l'action du ligand en prenant sa place sur le récepteur. récepteur. Exemple : le curar se fixe sur les récepteurs de l'acetyl choline, il inhibe donc son action, les contractons musculaire sont alors impossible, le cœur étant un muscle... Ceci permet de crée des médicaments agoniste ou antagoniste qui permettent de régulé la communication si celle si ne se fait pas bien. III/ Description des signaux hydrosolubles et des récepteurs membranaires membranaires
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Quarts grands types de récepteurs membranaires : - Les canaux ioniques (ionotropes) - Les récepteurs couplés à une protéine G RCPG (Récepteur Couplé à une Protéine G) o Récepteurs métabotropes o Ils ont 7 domaines trans membranaires o o Extrémité N terminale dans le milieu extra cellulaire (type ( type II) II) Regroupés au niveau des rafts o o Couplés en homo ou hétéro dimères - Récepteurs enzymes - Intégrines Remarques : Pour un Pour un seul ligand il existe plusieurs récepteurs différents. différents . – C'est le récepteur récepteur qui qui est responsable de l'action du ligand, donc un seul ligand peut – avoir des actions diverses Dans la majorité des cas l'action du récepteur se fait par une phosphorylation ou une – déphosphorylation Kinase : phosphoryle – Phosphatase : dé phosphoryle – La phosphorylation est rapide et réversible réversible,, elle représente la majorité des mécanismes – induit pas un ligand
IV/ La transduction du signal - Ligand = premier messager ligand/récepteur active le récepteur - La liaison ligand/récepteur active possibles - Activation de la signalisation intra cellulaire : il y a plusieurs voies possibles - Modifications des protéines cibles (exemple : phosphorylation) et/ou réaction de -
synthèse de protéines La transduction s'accompagne d'une amplification du signal, signal, un seul ligand active de multiples seconds messagers Cascades intra cellulaires
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Le ligand se fixe, le récepteur active une enzyme de phosphorylation qui active pl usieurs messager secondaire, à la fin du processus l'action du ligand sur le récepteur est bien plus amplifier que si on avait un ratio 1 ; 1
V/ Mécanismes d'action des RCPG
Le mécanisme d'action fait intervenir 6 intervenir 6 acteurs : (neurotransmetteur, hormone, adrénaline, nor adrénaline, acetyl choline, - Le ligand (neurotransmetteur, sérine, dopamine, peptide, endorphine, calcium, photon...) RCPG orphelin dont on ne connaît ni le ligand - À ce jour il existe encore énormément de RCPG ni l'action Récepteur souvent souvent sous forme dimèrique (homo ou hétéro dimère) au niveau des rafts. rafts. - Récepteur Ils sont liés à des protéines G hétérotrimériques - Les protéines G active les effecteurs primaires (canal ionique, enzyme transmembranaire Page 6 sur 10
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ou enzyme cytosolique) Les effecteurs primaires contrôlent et augmente la concentration intracellulaire de second messagers Les seconds messagers vont à leurs tours agir sur des kinases, sur des phosphatases, des protéines intracellulaires que l'on appelle les effecteurs secondaires. secondaires . C'est l'amplification du signal. On aboutit donc au final à la fin f in de la transduction du signal et à la réponse cellulaire
La protéine G hétérotrimérique : - la sous unité α fixe le GTP et exerce une activité GTPasique - βγ forment un dimère indissociable Les protéines G appartiennent à une vaste superfammille de protéine capable de fixer et d'hydrolyser le GTP. Les sous unités α et γ sont fixés dans la membrane, membrane , près du récepteur. Il existe plusieurs type de sous unités α, α , c'est elle qui donne son nom à la protéine G : - αs : stimule l'adénylate cyclase - αi : inhibe l'adénylate cyclase - αq : stimule la phospholipase C Il en existe encore bien d’autres types, mais ceux -ci sont les principales. Protéine G active : lier au GTP Protéine G inactive : lier au GDP
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A/ Protéine G et AMPc
B/ Protéine G et PLPc
La PLC convertit un phospholipide membranaire, le phosphatidyl inositol biphosphate PIP2, en 2 second messagers : - Le diacylglycerol (DAG) Qui interagit dans un deuxième temps avec la protéine kinase C - L’inositol triphosphate (IP3) Qui induit la libération de Ca2+ depuis le RE vers le cytosol Le Ca2+ est lui-même un second messager
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